Определение минеральных форм фосфатов почвы по константам произведения растворимости
Для определения минеральных форм фосфатов в почвах в последнее время используют константы произведений растворимости продуктов реакции. Известно, что в насыщенном растворе труднорастворимого электролита протекают два взаимно противоположных процесса: растворение, т. е. переход ионов из осадка в раствор, и кристаллизация — переход ионов из раствора в осадок.
Например, в насыщенном растворе труднорастворимой соли Ca3(PO4)3 между осадком Ca3(PO4)2 и находящимися в растворе ионами Ca2+ и PO4в3-устанавливается подвижное равновесие:
Применяя к этому гетерогенному равновесию закон действующих масс и зная, что концентрация твердой фазы не входит в выражение константы равновесия, можно написать:
Из этого уравнения следует, что в насыщенном растворе труднорастворимого электролита произведение концентраций его ионов есть величина постоянная при данной температуре. Эта величина и называется произведением растворимости и обозначается ПР. Для Ca3(PO4)2 ПР = 1,5*10в-32 при 25° С. Следует также учесть, что при [Ca2+)3*[PO4в3-]2 ≤ ПР Ca3(PO4)2 получается ненасыщенный раствор и для установления равновесия часть осадка перейдет в раствор, при [Ca2+]3*[PO4в3-]2 ≥ ПР Ca3(PO4)2 получается перенасыщенный раствор и электролит из раствора выпадает в осадок и при [Ca2+]3 * [PO4в3-]2 = Ca3(PO4)2 получается насыщенный раствор, т. е. система находится в динамическом равновесии.
Для более точных расчетов, как указывалось выше, необходимо вместо произведения концентраций ионов данного электролита применять активности ионов.
По аналогии с чистыми препаратами фосфатов в гетерогенной системе почва почвенный раствор по составу ионов в равновесном почвенном растворе можно характеризовать соединения фосфатов, содержащиеся в твердых фазах почвы, вычислив константы произведения растворимости продуктов реакции. Сопоставляя затем величины ПР, полученные на чистых препаратах фосфатов и фосфатных минералах с соответствующими ПР, полученными при анализе почвенного раствора или почвенных вытяжек, устанавливают, какие примерно фосфорные соединения содержатся в твердых фазах почвы.
В табл. 13 приводятся ПР наиболее распространенных фосфатных минералов и искусственно приготовленных чистых фосфатных препаратов, которые предположительно содержатся в почве. На этой таблице все ПР даны в виде отрицательных логарифмов активностей ионов, т. е. в виде рК пр.
Таким образом, если исходить из того что состав почвенного раствора регулируется реакциями растворения — осаждения только минеральных фосфатов твердых фаз, то описанный подход может быть использован для определения минеральных форм фосфатов в почвах.
Метод основан на определении активной концентрации ионов Н, PO4, Ca, Mg, Al, Fe и др. в почвенном растворе или водной, слабосолевой вытяжках при узком отношении почва : раствор, при постоянной температуре 25° С.
Ход анализа точно такой же, как описано выше при определении фосфатного потенциала в почвах.
